第一章 Geekos概论.pptVIP

第一章 Geekos概论 引言 操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源，合理地对各类作业进行调度，以及方便用户使用的程序的集合。 计算机操作系统课程是理论性和实践性都较强的课程，具有概念多、抽象、涉及广的特点。实践证明，要真正学好操作系统原理和设计技术,最好的方法就是让学生参与到操作系统的开发工作中.因此,越来越多的高校在开设操作系统理论课程的同时,会要求学生对现有操作系统进行功能改进或再开发,以增加学生对操作系统核心技术的实践,真正做到理论与实践相结合. 能用作操作系统课程实践的平台： 商业操作系统和开放源代码的操作系统：这些操作系统一般都结构庞大，过于复杂，短时间内很难理解；而且这些操作系统几乎已经实现了所有的功能，不需要学生自行设计或实现一些子系统。例：linux等。 教学操作系统：是一个既具备操作系统核心功能，与实际使用的操作系统比较接近，但又易于理解、规模较小的操作系统，以此作为教学平台，在这个教学平台上，学生可以修改和扩充基本系统以实现更多功能。例:Nachos、GeekOS、Minix。 教学操作系统有两大类 一类是针对RISC结构MIPS处理器的。例：Nachos. 一类是针对CISC结构的Intel IA-32(或X86）通用处理器的。 例：Minix、 GeekOS。 这样分类是因为：处理器是操作系统运行的硬件环境中最重要的部分。 RISC（reduced instruction set computer，精简指令集计算机） CISC （Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机） 我们选用GeekOS作为操作系统课程设计平台的主要原因： 最通用的处理器是CISC结构的Intel IA-32(或X86）通用处理器。 它是一个用C语言开发的操作系统，学生可以在Linux或UNIX环境下对其进行功能扩充，也可以在Windows下使用Cygwin工具进行开发，且其针对进程、文件系统、存储管理等操作系统核心内容分别设计了7个难度逐渐增加的项目供我们选择。 GeekOS概述 GeekOS是一个基于X86架构的PC上运行的微操作系统内核,由美国马理兰大学的教师开发,主要用于操作系统课程设计,目的是使学生能够实际动手参与到一个操作系统的开发工作中.出于教学目的,这个系统内核设计简单,却又兼备实用性,它可以运行在真正的X86 PC硬件平台. GeekOS系统源代码结构 GeekOS操作系统源文件geekos-0.3.0.zip可以从下载。 GeekOS系统的源文件在src目录下,分7个项目:project0,project1, project2,project3, project4,project5和project6.每个项目的文件结构都类似,以project0为例 ： 在build文件夹中,包含系统编译后的可执行文件的文件,软盘镜像fd.img(project1等项目中还包含有磁盘镜像diskc.img),makefile项目管理文件. 在Include文件夹中有geekos和libc两个子目录,在geekos子目录中有kthread.h,keyboard.h等头文件,在libc中包含有GeekOS支持的C语言标准函数string.h头文件. 在scripts文件夹中是项目编译时要用到的一些脚本文件. src文件夹中存放系统内核源代码,用户修改GeekOS系统时要修改的源代码如main.c等都位于这个目录中.在User子目录中一般是用来存放用户的测试文件,在tools子目录中的代码是用来建立pfat测试文件系统的. 在提供的GeekOS内核系统的基础上,为学生设计了7个由易到难的设计项目用于GeekOS的改进.这些项目分别涵盖了操作系统内核的各个基本模块:系统启动,进程管理,存储管理,文件系统,访问控制以及进程间网络通信.7个项目都规定了改进的目标,并提供了一些设计指导性的意见,但没有提供源代码,所以学生首先必须熟悉GeekOS的基本工作原理,才能开展各个项目的设计与实现. GeekOS的设计项目 项目0：项目0要求实现一个内核进程，功能是实现从键盘接收一个按键，并在屏幕上显示。主要是让学生熟悉GeekOS的编译、运行过程，了解计算机系统的启动原理。项目1：项目要求学生熟悉ELF文件格式，并编写代码对ELF文件进行分析，并将分析传送给加载器。主要让学生熟悉可执行链接文件（ELF文件）的结构，并学会加载和运行可执行文件。 项目2：要求学生实现对用户态进程的支持。在项目2实现之前，Ge